Đề tài công nghệ chế biến cà phê bột, cà phê hòa tan, các chỉ tiêu đánh giá, phân loại chất lượng cà phê

Hạt càphê được nghiền thành kích thước nhỏ đề phù hợp với mục đích sử dụng như pha phin,pha espresso, làm nguyên liệu sản xuất cà phê hòa tan.Bột cà phê nguyên chất là bột cà phê được là

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP HỒ CHÍ MINH

KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

-o0o BÀI TẬP TIỂU LUẬN HỌC PHẦN

TÊN ĐỀ TÀI: CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN CÀ PHÊ BỘT, CÀ PHÊ HÒA TAN, CÁC CHỈ TIÊU ĐÁNH GIÁ, PHÂN LOẠI CHẤT

LƯỢNG CÀ PHÊ

NHÓM: 07

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP HỒ CHÍ MINH

1 Nguyễn Thanh Hoa MSSV: 2005203003

2 Nguyễn Kiều Phương MSSV: 2005201009

3 Trần Thị Diễm My MSSV: 2005202075

4 Trương Đức Quy MSSV: 2005202122

5 Cao Huỳnh Tường An MSSV: 2005208437

6 Lê Phương Thảo MSSV: 2005208608

7 Lê Việt Hào MSSV: 2005208380

Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 11 năm 2022

Bộ môn Công nghệ chế biến trà, cà phê, ca cao là môn học thú vị, vô cùng bổích và có tính thực tế cao Đảm bảo cung cấp kiến thức, gắn liền với nhu cầu thực tiễncủa sinh viên Tuy nhiên, do vốn kiến thức còn nhiều hạn chế nên dù chúng em đã cốgắng hết sức nhưng chắc chắn bài tiểu luận vẫn còn nhiều chỗ chưa chính xác Kínhmong cô xem xét và góp ý để bài tiểu luận của nhóm được hoàn thiện hơn.

Chúng em xin chân thành cảm ơn!”

MỤC LỤC

MỤC LỤC i

PHẦN NỘI DUNG 1

1 TỔNG QUAN 1

1.1 Lịch sử 1

1.2 Cà phê bột và cà phê hòa tan 2

2 QUY TRÌNH SẢN XUẤT 4

2.1 Sơ đồ khối quy trình sản xuất cà phê bột và hòa tan 4

2.2 Ý nghĩa và các biến đổi nguyên liệu của các quy trình công nghệ 6

2.2.1 Cà phê bột 6

2.2.2 Cà phê hòa tan 8

3 CÁC CHỈ TIÊU ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG CÀ PHÊ 14

3.1 Căn cứ pháp lý cho việc kiểm nghiệm cà phê 14

3.2 Các chỉ tiêu đánh giá 14

3.2.1 Chỉ tiêu cảm quan 14

3.2.2 Chỉ tiêu hóa lý 15

3.2.3 Chỉ tiêu độc tố nấm mốc 16

3.2.4 Chỉ tiêu vi sinh 16

3.2.5 Chỉ tiêu kim loại và các nguyên tố vi lượng 17

KẾT LUẬN 19

TÀI LIỆU THAM KHẢO 20

Năm 1876, tại Anh một loại đồ uống gồm hỗn hợp của nước, đường, 4% cà phê

và 26% rễ của cây rau diếp xoăn được sản xuất bởi công ty Paterson & Sons LTD vàđược bày bán dưới tên Camp Coffee

Từ cuối thế kỷ 19 cho đến thế kỷ 20, phiên bản cà phê hòa tan dạng tinh thểgiống với hiện tại nhất lại được phát minh và tái phát minh bởi rất nhiều nhân vật Cụthể là:

 Năm 1881, phiên bản cà phê hòa tan dạng bột được phát minh bởi AlphonseAllais (Pháp) với số bằng sáng chế mã 141520

 Đến năm 1890, tại New Zealand, Davud Strang lại sáng chế ra một loại cafehòa tan của riêng mình (bằng sáng chế mã 3518) và được bán dưới tên thươngmại Strang’s Coffee

 Năm 1901, bột cà phê Buffalo được nhà hóa học người Nhật, Sartori Kata giớithiệu tại Triển lãm Pan-American (NY)

 Năm 1906, khi ăn trưa tại quán cafe, Cyrus Blanke đã phát hiện ra một hiệntượng thú vị Khi giọt cafe nhỏ vào đĩa bánh nóng, nó sẽ khô ngay lập tức và đểlại lớp bột màu nâu Sau đó, nếu thêm nước thì cafe trở lại bình thường Chínhđiều này dẫn đến sự ra đời của cafe hòa tan Faust Coffee

Hiện nay có nhiều quốc gia có thể trồng cà phê trên thế giới Chúng ta có thecoffee bean belt gọi là Vành đai hạt cà phê Đây là một vành đai tưởng tượng, nằm

Mexico, Colombia, brazil, ở châu phi thì có ethiopia và uganda Châu á thì có việt namchúng ta, ấn độ và indonesia.

Hình 1.1 Cây cà phê 1.2 Cà phê bột và cà phê hòa tan

Cà phê bột

Bột cà phê (tiếng Pháp: café) là bột được xay mịn từ hạt cà phê rang, lấy từ quảcủa cây cà phê Quả cà phê sau khi chín sẽ được hái, sơ chế và phơi khô Hạt cà phêkhô sẽ được rang trong nhiều điều kiện nhiệt độ khác nhau, tùy thuộc vào nhu cầu thịhiếu Sau khi rang sẽ được đem đi xay thành dạng bột mịn, đó là bột cà phê Hạt càphê được nghiền thành kích thước nhỏ đề phù hợp với mục đích sử dụng như pha phin,pha espresso, làm nguyên liệu sản xuất cà phê hòa tan

Bột cà phê nguyên chất là bột cà phê được làm từ 100% hạt cà phê thật, không

bị trộn lẫn với các tạp chất, phụ gia như đậu nành rang, bắp rang, cơm cháy rang haycác hương liệu, phẩm màu nào khác, đảm bảo độ sạch và tinh khiết

Cà phê hòa tan

Cà phê hòa tan (instant coffee hoặc soluble) là một loại đồ uống bắt nguồn từ càphê Cà phê hòa tan xuất hiện trên thị trường vào những năm 1950 Từ đó, cà phê hòatan đã phát triển nhanh chóng và trở thành loại cà phê phổ biến nhất, được uống bởihàng triệu người trên toàn thế giới

Cà phê hòa tan là thức uống liền, có dạng bột nhuyễn, kết hợp sẵn với đường,sữa và được tổng hợp qua các công đoạn sấy và làm khô Khi muốn sử dụng chỉ cầnpha cà phê hoà tan với nước nóng là có thể dùng ngay lập tức Cà phê hoà tan tannhanh trong nước là do quá trình chế biến đã được chiết xuất và giữ lại những chất tanđược Còn các thành phần không tan và tạp chất khác đã được loại bỏ đi.

Hình 1.2 Cà phê bột và cà phê hòa tan

2 QUY TRÌNH SẢN XUẤT

2.1 Sơ đồ khối quy trình sản xuất cà phê bột và hòa tan

Quy trình khối sản xuất cà phê bột

Nghiền (xay)Phối trộn và ủLàm nguộiRang

Cà phê nhân

Định lượng

Quy trình khối sản xuất cà phê hòa tan.

Bã

Đóng góiTạo hạtLọc

Phối trộnSấy

Cà phê nhânLàm sạch

Nước

Sản phẩm

2.2 Ý nghĩa và các biến đổi nguyên liệu của các quy trình công nghệ

Mục đích công nghệ: chế biến và chuẩn bị

Quá trình rang là quá trình gia nhiệt phê ở nhiệt độ thích hợp để biến đổi cácthành phần hóa học của hạt cà phê thành những hợp chất mới.Trong quá trình rang xúctác các phản ứng hóa học diễn ra , làm tăng hương vị, màu sắc của cà phê

Có nhiều mức độ rang khác nhau, tùy thuộc vào màu sắc và có thể phân cấptheo độ màu của Agtron để xác định mức độ rang Coi mức độ phản xạ của hat nhânsống là 100.Các mức độ rang thường gặp là:

 Rang nhạt (màu 85 đến 75)

 Rang trung bình (màu 60)

 Rang trung bình đậm (màu 55 đến 45)

 Rang đậm kiểu Ý-Pháp (màu 45 đến 35)

 Rang rất đậm (màu 30)

Phương pháp thực hiện:

 Giai đoạn 1: Tăng nhiệt độ khối cà phê lên đến nhiệt độ rang.Trong gian đoạnnày ẩm bề mặt hạt bay ra, quan sát thấy khói trắng bay ra (thực chất là hơinước)kèm theo mùi hăng

 Giai đoạn 2: Là giai đoạn rang , khối hạt có nhiệt độ giao động từ 2400C.Giai đoạn này nước tự do trong hạt bay ra làm hạt nổ lách tách, thể tíchkhối hạt tăng lên, màu xanh xám của hạt mất dần và chuyên sang màu vàng rồinâu nhạt.Cuối giai đoạn này là giai đoạn tăng mùi

200- Giai đoạn 3: Giai đoạn tạo hương thơm, không được để khối hạt vượt quá2400C Trong giai đoạn này các phản ứng tạo màu, mùi xảy ra rất nhanh.Giaiđoạn này cần kiểm tra thường xuyên để xác định điểm dừng được chính xác.

Làm nguội

Mục đích công nghệ: hoàn thiện

Quá trình làm nguội là quá trình dùng không khí có nhiệt độ thấp để hạ nhiệt độkhối hạt đến nhiệt độ phòng, tránh phản ứng hóa học tiếp tục xảy ra trong nhân

Cà phê sau khi ra khỏi máy rang được chuyển sang thiết bị làm nguội Thiết bịlàm nguội có dạng sàng khay, bên dưới sàng có ống nối liền với quạt hút không khílàm cho khối cà phê nguội nhanh chóng, loại bỏ các tạp chất như vỏ lựa sót lại hoặcbong ra trong quá trình rang Thời gian làm nguội từ 3 – 5 phút

Xay nghiền

Là quá trình làm nhỏ hạt cà phê bằng phương pháp cơ hơc5, mục đích chủ yếucủa công đoạn này là làm cho cà phê rang có kích thước nhỏ hơn, tạo điều kiện thuậnlợi cho quá trình trích ly

2.2.2 Cà phê hòa tan

Cà phê hòa tan sẽ giống với cà phê bột cho đến công đoạn xay

Trích ly

Mục đích công nghệ: khai thác

Quá trình trích ly nhằm mục đích khai thác các chất hòa tan và các chất tạohương trong cà phê rang Trong quy trình công nghệ sản xuất cà phê hòa tan, trích ly làmột trong những công đoạn quan trọng nhất, ảnh hưởng quyết định đến hiệu suất củatoàn bộ quy trình công nghệ sản xuất

Phương pháp thực hiện và thiết bị

 Phương pháp trích ly gián đoạn: trong phương pháp này, cà phê được cho vàocác tank đã chứa nước với tỷ lệ phù hợp Các tank chứa có cấu tạo dạng thântrụ, đáy côn, có vỏ áo Hỗn hợp cà phê và nước được gia nhiệt bằng hơi nước.Sau khi đủ thời gian trích ly, dịch trích được tháo ra ở đáy Để nâng cao hiệuquả quá trình trích ly, hiện nay, người ta sử dụng hệ thống trích ly nhiều bậc.Nhiệt độ trích ly trong khoảng 90 đến 100°C, thời gian trích ly trong một bìnhxấp xỉ 45 phút Phương pháp này có ưu điểm là cấu tạo thiết bị đơn giản, dễ vậnhành, giá thành rẻ nhưng tốn thời gian và hiệu suất thấp

 Phương pháp trích ly liên tục: phương pháp này sử dụng thiết bị trích ly dạngtrục vis Cấu tạo của thiết bị gồm một trục vis, trục vis này sẽ làm cà phê dichuyển trong buồng trích ly Nước nóng (thường là 100°C) sẽ di chuyển theochiều ngược lại Khi cà phê và nước tiếp xúc nhau, quá trình trích ly sẽ diễn ra.Hiện nay, có khả nhiều thiết kế cho dạng thiết bị này Một trong số đó là thiết bịtrích ly Hildebrandt

 Kết hợp cả hai phương pháp: đầu tiên, cà phê được trích theo phương pháp trích

ly gián đoạn Sau đó, sẽ được đưa đi trích ly tiếp trong thiết bị trích ly liên tục

Ưu điểm của phương pháp này chính là nâng cao hiệu quả trích ly so vớiphương pháp trích li gián đoạn

Mục đích công nghệ: hoàn thiện

Quá trình lọc sẽ loại bỏ các tạp chất không tan có trong dịch trích cà phê đểnâng cao chất lượng của sản phẩm Thông thường, dịch trích ly còn lẫn bã cà phê do

bã không được giữ lại hoàn toàn khi dòng dịch trích ra khỏi thiết bị trích ly Quá trìnhlọc sẽ loại bỏ các tạp chất này, đảm bảo khi hòa tan sản phẩm để sử dụng sẽ khôngthấy cặn xuất hiện

Phương pháp thực hiện

Quá trình tách tạp chất không tan trong dịch trích có thể thực hiện bằng phươngpháp ly tâm hoặc lọc khung bản Phương pháp lọc khung bản thường được sử dụng vìhiệu quả kinh tế cao hơn so với phương pháp ly tâm Tuy nhiên, cần chú ý là bã cà phê

là bã nén được, nên trong quá trình lọc, cần bổ sung bột trợ lọc để hạn chế hiện tượngtắc nghẽn bề mặt lọc

được thu hồi và hóa lỏng, sau đó bổ sung lại dịch cà phê sau khi cô đặc Nhượcđiểm của phương pháp này là hiệu suất thu hồi hương thấp.

 Phương pháp tách hương bằng các khí trơ: dịch trích cà phê sau khi rời khỏithiết bị trích ly thường có nhiệt độ khá cao (khoảng 100–130°C) sẽ được đưavào thiết bị tách hương Thiết bị này có cấu tạo gồm nhiều đĩa xếp chồng lênnhau, được gắn vào một trục (Spinning Cone Column - SCC) Trục này đượcgắn vào một động cơ Dịch trích cà phê sẽ được đưa vào phía trên thiết bị, dichuyển dần xuống đáy Trong quá trình đó, dịch trích sẽ dàn mỏng trên các đĩa.Khí trơ sẽ được thổi từ đáy lên và lôi cuốn các cấu tử hương ra Hỗn hợp khíđược thu hồi ở đỉnh và được đem đi ngưng tụ, sau đó bổ sung vào dịch cà phêsau cô đặc Đây là phương pháp được sử dụng nhiều nhất hiện nay

Quá trình cô đặc

Mục đích: khai thác

Sau khi trích ly xong, nồng độ chất khô hòa tan trong dịch trích cà phê thườngthấp Hiện nay, nồng độ chất khô trong dịch trích cao nhất có thể đạt được khoảng 25–30% (w/w) Khi nồng độ chất khô còn thấp như thế, việc thực hiện quá trình sấy để thuhồi sản phẩm sẽ không mang lại hiệu quả kinh tế cao Do đó, dịch trích cần phải được

cô đặc đến nồng độ chất khô cao hơn để quá trình sấy được thực hiện dễ dàng hơn.Như vậy, mục đích của quá trình cô đặc là nhằm nâng cao nồng độ chất khô có trongdịch trích nhằm tăng hiệu quả kinh tế của quá trình sấy

Phương pháp thực hiện

Hiện nay có nhiều phương pháp khác nhau để cô đặc dịch trích cà phê, phổ biến

có 3 loại phương pháp sau:

 Phương pháp cô đặc bốc hơi:

Phương pháp này sử dụng nhiệt để thực hiện quá trình cô đặc Cần lưu ý là quátrình cô đặc này thường thực hiện ở điều kiện chân không để tăng hiệu quả quá trình

cô đặc, đồng thời, hạn chế các biến đổi của những cấu tử trong dịch trích cà phê do tácđộng của nhiệt độ

 Phương pháp cô đặc kết tinh

Trong phương pháp cô đặc kết tinh, dịch trích cà phê được làm lạnh nhanh đến2°C Sau đó, dung dịch được làm lạnh chậm đến nhiệt độ –4°C Khi đó, nước sẽ bị kếttinh Tốc độ làm lạnh càng chậm, tinh thể tạo thành càng to, quá trình tách các tinh thể

đá càng thuận lợi

Hệ thống thiết bị của quá trình cô đặc kết tinh được trình bày Theo đó, dịchtrích cà phê được làm lạnh nhanh bằng thiết bị trao đổi nhiệt bản mỏng đến nhiệt độkhoảng 2°C, dịch cà phê sau khi làm lạnh được đưa vào thiết bị kết tinh Tại đây, dịch

cà phê được hạ nhiệt độ dần xuống – 4°C và duy trì ở điều kiện nhiệt độ này cho đếnkhi quá trình kết tinh được hoàn thành Sau đó, tinh thể đá có thể được tách ra bằngphương pháp lọc hoặc ly tâm

 Phương pháp cô đặc bằng membrane

Trong phương pháp này, dịch trích cà phê được phân riêng bằng membrane vớidòng retentate là dòng dịch trích cà phê cô đặc và dòng permeate là dòng thải bỏ.Thông thường, trong cô đặc cà phê, hai kỹ thuật membrane thường được ứng dụng là

kỹ thuật lọc nano và kỹ thuật thẩm thấu ngược Ưu điểm của phương pháp cô đặc bằngmembrane là chất lượng cảm quan của dịch trích không bị ảnh hưởng đáng kể, chi phívận hành thấp Tuy nhiên, chi phí đầu tư thiết bị membrane khá cao và nồng độ chấtkhô cuối cùng của dịch cô đặc thường thấp hơn các phương pháp khác Do đó,membrane thường được sử dụng như quá trình tiền cô đặc, sau đó có thể thực hiện tiếpquá trình cô đặc chân không hoặc quá trình cô đặc kết tinh

Sấy

Mục đích công nghệ: hoàn thiện

Quá trình sấy dịch cà phê cô đặc (có nồng độ chất khô 40–42%) nhằm táchnước để thu hồi sản phẩm có dạng bột Sản phẩm cà phê sử dụng trong sản xuất cà phêhòa tan là sấy thăng hoa và sấy phun

Các biến đổi của nguyên liệu

Trong quá trình sấy, tùy theo phương pháp sấy mà có những biến đổi khác

hơi nước diễn ra với tốc độ rất nhanh vì diện tích bề mặt bốc hơi lớn Tốc độ của quátrình bay hơi nước theo phương pháp sấy thăng hoa sẽ chậm hơn.

Ngoài sự bay hơi ẩm, trong quá trình sấy phun còn có hiện tượng bay hơi củacác cấu tử dễ bay hơi, đặc biệt là các cấu tử tạo hương Đây là nguyên nhân làm giảmchất lượng cảm quan của cà phê trong quá trình sấy phun Thông thường, để đảm bảochất lượng hương vị của cà phê hòa tan, các cấu tử hương sẽ được tách ra từ trước Saukhi sấy xong, hương sẽ được tẩm lại cho bột cà phê Nếu sử dụng phương pháp sấythăng hoa, hiện tượng tổn thất hương sẽ được hạn chế

Phương pháp thực hiện và thiết bị

Hệ thống thiết bị sấy phun và sấy thăng hoa dịch cà phê cô đặc thường có cấutạo tương tự như với các thiết bị sấy phun và sấy thăng hoa cho các sản phẩm khác.Cần chú ý là sản phẩm cà phê có yêu cầu rất cao về tính chất cảm quan, do đó, độ sạchcủa tác nhân sảy trong quá trình sấy phun cần phải được đảm bảo Sau quá trình sấyphun, cần thực hiện quá trình tạo hạt

Trong kỹ thuật sấy thăng hoa, quá trình lạnh đông cần được thực hiện với tốc

độ nhanh và phương pháp gia nhiệt chủ yếu được áp dụng là gia nhiệt bằng hồngngoại Khi đó, các tinh thể đá tạo thành sẽ nhỏ, quá trình sấy sẽ thuận lợi Sau quátrình sấy thăng hoa, sản phẩm sẽ được đem nghiền và rây theo kích thước hạt

Tạo hạt (agglomeration)

Mục đích công nghệ: hoàn thiện

Khi sấy dịch cà phê cô đặc theo phương pháp sấy phun, sản phẩm thu đượcthường rất mịn Hạt bột mịn thường khó hòa tan Do đó, sau quá trình sấy phun, hạtbột cà phê được tạo hạt, làm cho kích thước của hạt tăng lên bằng cách kết hợp nhiềuhạt nhỏ lại với nhau

quá trình tách hương và thay cơ cấu phun sương bằng cơ cấu thổi hạt Phương phápthứ hai là tạo hạt trong thiết bị tầng sôi.

Sau giai đoạn tạo hạt, các nhà sản xuất cần thực hiện giai đoạn sấy để hiệuchỉnh độ ẩm thành phẩm thường được thực hiện bằng phương pháp sấy khí động, tácnhân sấy là không khí khô

Bao gói

Mục đích công nghệ: hoàn thiện

Đối với cà phê hòa tan, cần chú ý hiện tượng hút ẩm của cà phê bột thànhphẩm Khi độ ẩm đạt đến khoảng 7-8% thì bột cà phê có thể kết dính lại với nhau Do

đó, bột cà phê cần được nhanh chóng bao gối sau quá trình phối trộn

Phương pháp thực hiện

Hiện nay, cà phê hòa tan thường được bao gói bằng các vật liệu plastic, bêntrong có tráng một lớp mỏng nhôm Quá trình bao gói có thể được thực hiện trên cácthiết bị hoạt động theo nguyên tắc liên tục và tự động hóa

Với cà phê bột có độ ẩm khoảng 4 – 5%, nếu bảo quản ở điều kiện nhiệt độthường, lượng O, của khí trong bao bì 21% (v/v) thì thời gian bảo quản có thể kéo dàiđến 2 năm